許文芳，林 萍，朱衛(wèi)未

（1.南京郵電大學(xué) 管理學(xué)院，江蘇 南京 210003；2.江蘇科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

一、引言

應(yīng)對(duì)氣候變化，減少二氧化碳排放已成為全世界的共識(shí)。作為負(fù)責(zé)任的大國(guó)，我國(guó)深入推進(jìn)低碳發(fā)展，積極履行減排承諾，減排內(nèi)容逐漸細(xì)化。2009年，我國(guó)在哥本哈根會(huì)議上首次提出到2020 年時(shí)二氧化碳排放強(qiáng)度相比于2005 年下降40%～50%的目標(biāo)[1]；2020 年9 月，我國(guó)在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上明確提出，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030 年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。在“雙碳”目標(biāo)的背景下，準(zhǔn)確把握碳排放趨勢(shì)，客觀評(píng)價(jià)碳排放效率，是解決由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來(lái)的能源與環(huán)境問(wèn)題的關(guān)鍵。

二、研究綜述

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法（DEA）作為一種非參數(shù)方法，相較于隨機(jī)變量前沿方法具有無(wú)需事先假設(shè)生產(chǎn)函數(shù)形式的優(yōu)點(diǎn)，以此來(lái)避免參數(shù)加權(quán)的主觀性，因此在碳排放的效率評(píng)價(jià)中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。世界范圍內(nèi)的環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，各國(guó)政府都在通過(guò)控制碳排放量來(lái)遏制氣候變化，國(guó)家內(nèi)部通過(guò)一定的碳排放控制框架，將碳排放量控制在一定的總量水平上[3]，因此在考慮碳排放問(wèn)題的環(huán)境效率評(píng)價(jià)上，應(yīng)將碳排放的總量保持不變，否則會(huì)引起結(jié)果的失真。在以往的研究中，有學(xué)者考慮到了這一約束，如Gomes 和Lins（2008）[4]使用零和博弈DEA方法（ZSG-DEA）對(duì)京都議定書簽署國(guó)的二氧化碳排放效率進(jìn)行評(píng)估。針對(duì)零和博弈DEA 模型的不足，Yang 等（2011）[5]在2011 年提出固定和產(chǎn)出（FSODEA）模型，根據(jù)最小調(diào)整量構(gòu)建新前沿面，以新前沿面為基準(zhǔn)進(jìn)行效率評(píng)價(jià)。針對(duì)FSODEA 模型前沿面不統(tǒng)一的問(wèn)題，Yang 等（2014）[6]提出構(gòu)建公共有效前沿面（EEFDEA）來(lái)評(píng)價(jià)；為了減少計(jì)算以及解決DMU 順序問(wèn)題，Yang 等（2015）[7]提出構(gòu)建一種均衡有效前沿面（GEEFDEA），并得到廣泛的應(yīng)用與延伸[8]。以上模型解決了碳排放量總量固定這一問(wèn)題，但都沒(méi)有涉及投入產(chǎn)出之間的不可分離性，Tone 和Tsutsui（2011）[9]在評(píng)價(jià)電力公司的效率時(shí)指出了指標(biāo)之間是否可分離對(duì)效率評(píng)價(jià)的影響，Tone認(rèn)為，非期望產(chǎn)出例如二氧化硫等廢棄物與化石燃料的使用之間是不可分離的，忽視它們之間的關(guān)系，會(huì)使結(jié)果偏離現(xiàn)實(shí)。Gonzalez 等（2015）[10]將碳化指數(shù)定義為一種評(píng)估燃料質(zhì)量、燃料轉(zhuǎn)換效率的指標(biāo)。碳化指數(shù)的提出給如何考慮能源與二氧化碳之間的關(guān)系提供了研究方向，本文擬繼續(xù)采用碳化指數(shù)度量二者之間的聯(lián)系，并將該指數(shù)引入DEA 模型。

綜上所述，現(xiàn)有研究雖然從多種原則對(duì)碳排放進(jìn)行研究，但都沒(méi)有考慮能源總量的約束，也沒(méi)有考慮到能源與二氧化碳之間的不可分離的聯(lián)系。我們注意到，碳化指數(shù)建立起了能源與碳排放物質(zhì)平衡聯(lián)系，它可以衡量能源中的碳元素向二氧化碳轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)換率。因此，本文考慮碳排放量總量固定這一約束，在GEEFDEA 模型的基礎(chǔ)上引入碳化指數(shù)，在碳排放的調(diào)整量上進(jìn)行嚴(yán)格的限制，保證能源的使用效率；同時(shí)調(diào)整能源與碳排放量。本文據(jù)此對(duì)我國(guó)2011—2020 年間30 個(gè)省份的碳排放效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，為提高碳排放決策提供客觀可行依據(jù)。

三、模型構(gòu)建

本文突破GEEFDEA[7]模型的局限性，引入碳化指數(shù)。假設(shè)有n個(gè)DMU，每個(gè)DMUj（j=1，...，n）有m個(gè)投入xij（i=1，...，m），有s個(gè)變和產(chǎn)出yrj（r=1，...，s）和t個(gè)固定和產(chǎn)出ftj（t=1，...，t），其中變和產(chǎn)出是可自由處置的，固定和產(chǎn)出滿足約束Ft是個(gè)常量。結(jié)合本文應(yīng)用背景，給出需要調(diào)整的變量分別是能源與碳排放量，其中每年碳排放總量是固定的，由于碳排放是生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的廢棄物，將其作為一種非期望產(chǎn)出。重新定義變量，本模型需要用到三種變量，碳排放作為投入處理，將其與能源放在一起定義為可調(diào)整變量Ftj（t=1，2），為了計(jì)算方便，定義可調(diào)整變量中的第一個(gè)變量為能源，第二個(gè)變量為碳排放量，其余兩個(gè)變量分別為投入變量xij（i=1，...，m）和產(chǎn)出變量yrj（r=1，...，s）。首先計(jì)算最小縮減量，給出模型（1）：

調(diào)整原則仍按照Yang 等（2011，2014，2015）[5-7]的最小縮減原則，第一個(gè)約束保證調(diào)整后的DMU都是有效的，第二個(gè)約束保證碳排放的總量保持不變，第三個(gè)約束中的Mj表示碳排放量與能源的比值，它表示單位能源所產(chǎn)生的碳排放量，即碳化指數(shù)，我們希望碳排放的調(diào)整不能以犧牲能源的利用率為代價(jià)，第三個(gè)約束滿足了這一要求。

由于式（1）是非線性的，模型中的αtj=max{δtj，0}使計(jì)算難度增加，所以我們參考Yang 等（2015）[7]的方法處理得到式（2）：

至此可得出最優(yōu)調(diào)整量，將最優(yōu)調(diào)整量帶入效率評(píng)價(jià)模型（3），可得出基于均衡有效前沿面的效率值。

四、指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來(lái)源

（一）指標(biāo)選取

為了更好地說(shuō)明碳排放效率，我們借鑒已有研究成果[11-12]，以及考慮數(shù)據(jù)的可獲得性和可操作性[13]，本文投入指標(biāo)選取人口和能源消費(fèi)，期望產(chǎn)出選取生產(chǎn)總值，非期望產(chǎn)出選取二氧化碳排放量，二氧化碳是導(dǎo)致全球氣候變暖最主要的溫室氣體，且為了控制全球碳排放量，每年二氧化碳的排放總量是固定的，因此選用二氧化碳作為固定和產(chǎn)出。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源

本文選取我國(guó)2011—2020 年30 個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。關(guān)于能源消費(fèi)總量，由于部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失，本文暫不考慮西藏自治區(qū)、臺(tái)灣地區(qū)、香港特別行政區(qū)和澳門特別行政區(qū)，其中人口數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》，能源消費(fèi)來(lái)源于《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》子項(xiàng)目分地區(qū)能源消費(fèi)總量，其中2020 年的數(shù)據(jù)根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局官網(wǎng)公布的2020 年各省能源消耗總量增速計(jì)算得出，生產(chǎn)總值來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》，二氧化碳排放量參考Wu J等（2016）[14]的計(jì)算方法：

式（4）中i表示能源類型，Ai表示與碳相關(guān)的燃料使用量，CCF是碳含量系數(shù)，HE是熱當(dāng)量，COF表示碳氧化系數(shù)，各系數(shù)的值如表1 所示，各種燃料數(shù)據(jù)從《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》相對(duì)應(yīng)的子項(xiàng)目中獲取。

表1 燃料對(duì)應(yīng)系數(shù)

五、結(jié)果分析

運(yùn)用本文提出的模型（2）和模型（3），計(jì)算我國(guó)2011—2020 年30 個(gè)省份的碳排放效率水平，結(jié)果如表2 所示。

表2 評(píng)價(jià)結(jié)果

從效率值來(lái)看，存在大于1 的現(xiàn)象，這是因?yàn)闃?gòu)建的新前沿面考慮了碳排放總量固定的約束，經(jīng)過(guò)調(diào)整，有些DMU 位于前沿面之外，能實(shí)現(xiàn)DMU效率值的全排序、增加區(qū)分度。整體來(lái)看，我國(guó)各省份碳排放表現(xiàn)較好，2011—2020 年各年平均效率值均大于1，且除了2017 年、2018 年外各年效率值均呈上升趨勢(shì)。從各省份的十年平均值來(lái)看，有15 個(gè)省份的效率值均超過(guò)了1，表現(xiàn)較好，處于有效階段；剩下15 個(gè)省份的效率值小于1，在能源使用與碳排放上仍需向表現(xiàn)較好的省份學(xué)習(xí)。北京、上海、江蘇、浙江、廣東等省份表現(xiàn)最好，效率值均超過(guò)1，處于有效階段；山西、貴州、甘肅、青海、寧夏、新疆等地區(qū)表現(xiàn)最弱。進(jìn)步較明顯的省份是河南省、云南省，河南省從2015 年效率值開(kāi)始達(dá)到1 并逐年提升，云南省也從2011 年0.778 到2020 年達(dá)到1。

從省域數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)效率較高的省份大多處于京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等經(jīng)濟(jì)中心地區(qū)，如廣東省、江蘇省十年的生產(chǎn)總值平均值分別排名第一、第二，排名暫時(shí)較低的山西是老工業(yè)基地，以煤炭采集和輸出為主，能源利用率較低。由此可見(jiàn)，地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源效率存在密切關(guān)聯(lián)。對(duì)于碳排放效率暫時(shí)較低的省份，建議一方面向資源稟賦、外部環(huán)境等相似的同地區(qū)省份學(xué)習(xí)，保證能源利用與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)相適應(yīng)，能源利用策略具有可執(zhí)行性；另一方面，從效率較高地區(qū)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，降低碳化指數(shù)，并尋找可替代的清潔能源等措施進(jìn)行改進(jìn)，從根本上實(shí)現(xiàn)能源利用質(zhì)量提升。

六、結(jié)論

本文根據(jù)年碳排放量固定的事實(shí)，在GEEFDEA模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，考慮不提高能源的碳化指數(shù)這一約束，對(duì)我國(guó)30 個(gè)省份在2011—2020 年間的碳排放效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出以下結(jié)論：

（1）整體效率較好，平均值達(dá)到1.15，15 個(gè)省市效率值超過(guò)1，達(dá)到有效階段，效率較高省市大多在京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等經(jīng)濟(jì)中心地區(qū)，區(qū)域間呈現(xiàn)出呈現(xiàn)由西到東依次增高的狀態(tài)。進(jìn)一步印證了“優(yōu)化綠色低碳發(fā)展區(qū)域布局”，“在京津冀協(xié)同發(fā)展、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展、粵港澳大灣區(qū)建設(shè)、長(zhǎng)三角一體化發(fā)展、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展等區(qū)域重大戰(zhàn)略實(shí)施中，強(qiáng)化綠色低碳發(fā)展導(dǎo)向和任務(wù)要求”的重要意義。中西部地區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)要注意碳排放的效率，對(duì)高污染、高排放的產(chǎn)業(yè)加強(qiáng)限制，充分發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源稟賦，發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，合理規(guī)劃產(chǎn)業(yè)布局，大力發(fā)展清潔能源，降低能耗，提高能效。

（2）北京市、上海市效率值超過(guò)2，屬于第一梯隊(duì)，山西省、寧夏回族自治區(qū)效率值在0.6 以下，屬于最后一個(gè)梯隊(duì)。效率較好省市和較落后省市之間差距較大，效率較低省市應(yīng)注意向資源稟賦等外部環(huán)境相似的省市對(duì)標(biāo)學(xué)習(xí)，引進(jìn)先進(jìn)低碳技術(shù)，加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建；“碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不能影響經(jīng)濟(jì)的正常有序運(yùn)轉(zhuǎn)，必須借助科技的力量，要加大低碳科研投入，培育新型低碳技術(shù)人才，鼓勵(lì)低碳技術(shù)的學(xué)習(xí)與使用，加強(qiáng)低碳技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力，建立健全完善的創(chuàng)新體系，鼓勵(lì)創(chuàng)新技術(shù)向生產(chǎn)技術(shù)的轉(zhuǎn)換。